Результат интеллектуальной деятельности: Машина для мойки корнеклубнеплодов

Изобретение относится к оборудованию для мойки сыпучих материалов, в том числе корнеклубнеплодов, овощей, строительных материалов, деталей и может быть использовано в строительной, пищевой, сахарной, спиртовой, консервной и других отраслях народного хозяйства.

Известна машина для мойки сыпучих предметов (патент РФ №2305471, кл. A23N 12/02, опубл. Бюл. №25, 10.09.2007), содержащая загрузочный и разгрузочный лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной барабан, выполненный по периметру из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой одинаковых по ширине перфорированных полос, с образованием по периметру барабана наружных перфорированных напусков.

Недостатком известной машины является недостаточная интенсивность и качество мойки, ограниченные технологические возможности.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является машина для мойки корнеклубнеплодов (патент РФ №2251362, кл. A23N 12/02, опубл. Бюл. №13, 10.05.2005), содержащая загрузочный и разгрузочный лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной перфорированный барабан конической формы, выполненный из направляющих элементов в виде скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых по винтовой линии на конической оправке в поперечном направлении перфорированных полос трапециевидной формы, с увеличением их ширины по длине барабана от загрузки к выгрузке.

Недостатком известной машины является недостаточная интенсивность и качество мойки, ограниченные технологические возможности, повреждаемость корнеклубнеплодов.

Техническим результатом изобретения является повышение интенсивности и качества мойки, расширение технологических возможностей, уменьшение повреждаемости корнеклубнеплодов.

Технический результат достигается тем, что в машине для мойки корнеклубнеплодов, содержащей загрузочный и разгрузочный лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной перфорированный барабан конической формы, барабан изготовлен из перфорированных полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения барабана, с образованием по его периметру многозаходной винтовой перфорированной поверхности с плавными винтовыми линиями и винтовыми канавками с углом наклона относительно оси вращения внутри или снаружи барабана, с разными размерами по ширине перфорированных полос с увеличением их по длине барабана от входного к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, причем по наружному периметру винтового барабана образованы напуски в виде винтовых лопастей по всей его длине от входного до выходного отверстия.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции машины для мойки корнеклубнеплодов.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана и его изготовление - барабан из перфорированных полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения барабана, с образованием по его периметру многозаходной винтовой перфорированной поверхности с плавными винтовыми линиями и винтовыми канавками с углом наклона относительно оси вращения внутри или снаружи барабана, с разными размерами по ширине перфорированных полос с увеличением их по длине барабана от входного к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, причем по наружному периметру винтового барабана образованы напуски в виде винтовых лопастей по всей его длине от входного до выходного отверстия, - обеспечивает повышение интенсивности и качества мойки, расширение технологических возможностей снижение повреждаемости корнеклубнеплодов.

Новизна заключается также в том, что напуски по внешнему периметру барабана могут быть перфорированными и без перфораций, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что благодаря наружным винтовым поверхностям двоякой кривизны гидравлическое сопротивление воды при вращении барабана снижается, это способствует снижению энергозатрат, что в совокупности с геометрическими элементами винтового конического барабана улучшает его кавитационные характеристики, расширяет технологические возможности, снижает повреждаемость корнеклубнеплодов.

Новизна предлагаемого изобретения заключается также в том, что барабан по всей длине имеет переменное плавное не только поперечное, но и плавное продольное сечение, что обеспечивает уменьшение сопротивления воды при его вращении, расширяет технологические возможности, снижает повреждаемость корнеклубнеплодов.

Новизна усматривается также в том, что при вращении барабана контакт его с водой производится многозаходными каналами криволинейной формы, что обеспечивает уменьшение сопротивления воды при его вращении и энергозатрат, расширяет технологические возможности, снижает повреждаемость корнеклубнеплодов.

Новизна заключается также в том, что по периметру барабана образованы винтовые поверхности с переменной шириной вогнутой криволинейной формы по его длине, что уменьшает сопротивление воды при вращении барабана, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена машина для мойки корнеклубнеплодов с барабаном с напусками в виде винтовых лопастей, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - барабан без напусков в виде винтовых лопастей, общий вид; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3 барабана без напусков в виде винтовых лопастей; на фиг. 5 - одна из перфорированных полос, общий вид; на фиг. 6 - вид перфорированной полосы после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси O₁-О₁; на фиг. 7 - вид перфорированной полосы после скручивания ее на оправке в виде параболоида вращения; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7; на фиг. 9 - барабан с напусками в виде винтовых лопастей, общий вид; на фиг. 10 - вид Б на фиг. 9 барабана с напусками в виде винтовых лопастей; на фиг. 11 - одна из перфорированных полос с напуском, общий вид; на фиг. 12 - вид перфорированной полосы с напуском после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси O₂-O₂; на фиг. 13 - вид перфорированной полосы с напуском после скручивания ее на оправке в виде параболоида вращения; на фиг. 14 - разрез В-В на фиг. 13.

Машина для мойки корнеклубнеплодов (фиг. 1, фиг. 2) состоит из моечной ванны 1, на которой смонтированы лоток 2 для загрузки корнеклубнеплодов, роликовые опоры 3 и 4, на которых установлен барабан 5, электромагнитный клапан 6 для подачи воды (фиг. 2), система 7 управления сигнализацией для регулировки уровня воды (фиг. 2), выгрузной лоток 8 для выгрузки корнеклубнеплодов, прошедших мойку. Барабан 5 снабжен приводной звездочкой 9. Внизу ванны 1 имеются бункеры 10 для сбора грязи и песка, к которым прикреплены однооборотные механизмы 11 для слива воды, сливные патрубки 12. Для ручного открывания заслонок 13 (фиг. 2) при необходимости слива воды из ванн 1 однооборотные механизмы 11 снабжены штурвалами 14. Барабан 5 снабжен втулками с опорными кольцами 15, 16, смонтированными с возможностью вращения на роликовых опорах 3 и 4. Непрерывное вращение барабана 5 осуществляется от мотор-редуктора 17 через цепную передачу 18 и приводную звездочку 9. Для уменьшения расхода воды и повышения качества мойки уровень воды в барабане регулируется системой управления сигнализацией 7 и обновляется в зависимости от степени ее загрязнения в автоматическом режиме.

Барабан 5 (фиг. 3, фиг. 4) с входным отверстием 18 и выходным отверстием 19 изготовлен с образованием по его периметру многозаходных винтовых поверхностей с плавными винтовыми линиями и винтовыми канавками вогнутой формы 20 с углом наклона относительно оси вращения наружными криволинейными поверхностями вогнутой формы 20 относительно оси симметрии барабана 5 с центрами кривизны снаружи барабана 5 или внутри (на чертежах не показано), описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, например линиями второго порядка кривизны:

- эллипсом х²/а²+y²/b²=1;

- параболой y²=2*р*х;

- гиперболой y=к/х;

линиями третьего порядка кривизны и выше:

- Декартов лист х³+y³-3*а*х*y=0;

- локон Аньези y=а³*(α²+х²);

- строфоида y³=х²(а+х)/(а-х);

- улитка Паскаля (х²+y²-2R*x)²-а²*(х²+y²)=0 и т.д.;

и линиями n-го порядка кривизны - полиномами.

Пустотелый конический барабан 5 (фиг. 3, фиг. 4) выполнен из перфорированных полос, например, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 с боковыми кромками 31 и 32 выпуклой криволинейной формы (фиг. 5), выполненными с разными размерами по ширине перфорированных полос, например, на фиг. 5 перфорированная полоса 17 изготовлена шириной 33 у выходного отверстия 19 конического винтового барабана 5, которая больше ширины 34 у входного отверстия 18 конического винтового барабана 5. Перфорированная полоса 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 с боковыми кромками 31 и 32 выпуклой криволинейной формы описанных кривыми различного порядка и степени кривизны с разными размерами по ширине перфорированных полос 33 и 34 с увеличением ширины перфорированных полос по длине конического винтового барабана 5 от входного отверстия 18 к выходному отверстию 19, скрученных по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 6) относительно продольной оси О₁-О₁ и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения 35 (фиг. 7, фиг. 8), с образованием по периметру конического винтового барабана 5 винтовых линий 36 (фиг. 3, фиг. 4) и винтовых поверхностей 10 вогнутой формы в виде винтовых канавок 37 с центрами кривизны, например, снаружи пустотелого конического винтового барабана 5. Перфорированные полосы 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 после сгиба снимают с оправки 35 (фиг. 7, фиг. 8) и соединяют друг с другом боковыми сторонами (кромками 31 и 32) известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелого конического винтового барабана 5 плавных винтовых линий 36 и винтовых канавок - винтовых поверхностей 37 с переменным, увеличивающимся по длине пустотелого конического винтового барабана 5 с шагом S₁, Одна из винтовых линий 38-39 показана на фиг. 3 и фиг. 4 утолщенной линией.

Пустотелый конический винтовой барабан 40 (фиг. 9, фиг. 10) с входным отверстием 41 и выходным отверстием 42 изготовлен с наружными криволинейными поверхностями вогнутой формы 43 относительно оси симметрии конического винтового барабана 40, с центрами кривизны снаружи конического винтового барабана 40, а также напусков 56 (фиг. 11) снаружи винтового барабана 40 в виде винтовых лопастей, например, 65 по всему периметру (фиг. 9, фиг. 10) и по всей длине винтового барабана 40 от входного отверстия 41 до выходного отверстия 42.

Пустотелый конический винтовой барабан 40 (фиг. 9, фиг. 10) выполнен из перфорированных полос, например, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 60, 51, 52, 53, с боковыми кромками 54 и 55, включая напуск 56 с одной стороны перфорированных полос выпуклой криволинейной формы (фиг. 11). Напуск 56 показан на фиг. 11 отделенным от перфорированной полосы, например, 45 штрихпунктирной линией, с двумя точками 57. Перфорированная полоса, например 45, изготовлена с разными размерами по ширине перфорированной полосы, например, на фиг. 11 перфорированная полоса 45 изготовлена шириной 58 у выходного отверстия 42 конического винтового барабана 40, которая больше ширины 59 у входного отверстия 41 конического винтового барабана 40. Перфорированные полосы 44, 45, 46, 47, 48, 49, 60, 51, 52, 53 с напусками 56 и с боковыми кромками 54 и 55 выпуклой криволинейной формы описаны кривыми различного порядка и степени кривизны с разными размерами по ширине 58 и 59 перфорированных полос с увеличением ширины перфорированных полос по длине конического винтового барабана 40 от входного отверстия 41 к выходному отверстию 42, скрученных по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 12) относительно продольной оси O₂-O₂ и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении, на оправке в виде параболоида вращения 60 (фиг. 13, фиг. 14) с образованием по периметру конического винтового барабана 40 плавных винтовых линий 61 (фиг. 9) и плавных винтовых перфорированных поверхностей 43 вогнутой формы в виде винтовых канавок 62 с центрами кривизны снаружи пустотелого конического винтового барабана 40 или внутри (на чертежах не показано).

Перфорированные полосы 44, 45, 46, 47, 48, 49, 60, 51, 52, 53 с напусками 56 после сгиба снимают с оправки 60 (фиг. 13, фиг. 14) и соединяют друг с другом боковой стороной 54 одной перфорированной полосы с штрихпунктирной линией с двумя точками 57 другой перфорированной полосы известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелого конического винтового барабана 40 плавных винтовых линий 61 и винтовых поверхностей 43 в виде винтовых канавок с переменным, увеличивающимся по длине пустотелого конического винтового барабана 40 шагом S₂. Одна из винтовых линий 63-64 показана на фиг. 10 и фиг. 11 утолщенной линией. Например, перфорированная полоса 44 своей боковой винтовой кромкой 54 соединена с перфорированной полосой 45 по штрихпунктирной линии с двумя точками линии 57 с выпуклой ее стороны, например, сваркой, в свою очередь, перфорированная полоса 45 соединена своей винтовой кромкой 54 с перфорированной полосой 46 по ее штрихпунктирной линии с двумя точками 57 и т.д. с образованием винтового конического барабана 40 с напусками 56 снаружи винтового конического барабана 40 в виде винтовых лопастей, например, 65 по всему периметру (фиг. 9, фиг. 10) и по всей длине винтового барабана 40 от входного отверстия 41 до выходного отверстия 42.

Машина для мойки корнеклубнеплодов работает следующим образом.

Корнеклубнеплоды (фиг. 1, фиг. 2) подаются через загрузочный лоток 2 внутрь вращающегося барабана 5, где они захватываются внутренней винтовой поверхностью и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса они падают в воду с последующим одновременным перемещением винтовыми канавками барабана 5 в сторону выгрузки. Так как криволинейные поверхности по периметру барабана 5 непрерывны, то и непрерывен процесс движения последующих порций корнеклубнеплодов, которые поднимаются вверх и падают снова в воду. Поскольку поверхность барабана 5 криволинейна, то каждая порция корнеклубнеплодов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания, перетирания корнеклубнеплодов друг с другом и со стенками барабана 5, повышает качество мойки и расширяет технологические возможности. Так как из-за криволинейности конической поверхности барабана 5 значительно расширен диапазон изменения результирующих векторов перемещений корнеклубнеплодов и они падают по разным векторам направления, что обеспечивает меньшую вероятность столкновения в начальный момент их отрыва от стенок барабана 5, где они обладают большим запасом кинетической энергии, то повреждаемость корнеклубнеплодов значительно снижается. Заполнение барабана корнеклубнеплодами производится равномерно. Вода подается электромагнитным клапаном 6 и поступает в ванну, омывая корнеклубнеплоды в барабане 5 или в барабане 40. Вода заполняет пространство между корнеклубнеплодами, обеспечивая, в процессе их движения от загрузки к выгрузке, их мойку без повреждений. Имеет место интенсификация смешиваемости, повышения частоты взаимодействия корнеклубнеплодов, при этом повышается интенсивность мойки, расширяются технологические возможности и обеспечивается самоочистка отверстий перфорированной поверхности секций перфорированного барабана 5 или 40. Повышению качества и интенсивности мойки способствует также полив водой сверху вращающегося барабана, порции которой захватываются винтовыми лопастями и винтовыми канавками. Порции воды, таким образом, поднимаются вверх и поливают сверху винтовой барабан и через перфорации барабана сверху дополнительно также поливают движущиеся в барабане корнеклубнеплоды. Грязь и песок оседают в бункер 10 ванны 1 и через сливной патрубок 12 сливаются в водоприемное устройство. На выходе барабана 5 или 40 очищенные и вымытые корнеклубнеплоды поднимаются вверх и через выгрузной лоток 8 выводятся за пределы машины.

Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет интенсификации мойки частиц сыпучих материалов, благодаря нарушению стационарности движения потоков частиц сыпучих материалов и воды внутри барабана, а также полива сверху барабана с помощью напусков в виде винтовых лопастей.